不同氣調包裝對菠菜冷藏保鮮效果的影響

張乙博,劉建新,周 婧,許 麗,彭興帥,劉慧君,陳湘寧,*,徐 娜

(1.北京農學院食品科學與工程學院,北京 102206;2.農產品有害微生物及農殘檢測與控制北京市重點實驗室,北京 102206;3.北京市裕農優質農產品種植公司,北京 101400;4. 北京市農業技術推廣站,北京 100101)

菠菜(SpinaciaOleracerL)為藜科菠菜,栽培歷史悠久,地域分布廣泛,是中國春、秋、冬3季主要綠葉蔬菜之一[1-2]。菠菜莖葉柔軟滑嫩、味美色鮮,含有較多的蛋白質、多種維生素、膳食纖維和鐵、鈣、鎂等多種礦物質[3]。由于菠菜采后具有強烈的呼吸作用和蒸騰作用[4],易腐爛,保鮮難度較大,貨架期非常有限,因此其保鮮工藝也受到眾多學者的研究。

目前,對于采后菠菜保鮮工藝的研究較多,有:普通凍藏法、無通風道的菠菜凍藏法、地上凍藏法、合畦凍藏法、袋裝自發氣調冷藏法等。氣調包裝(MAP)技術是一種綠色、環保、先進的果蔬采后保鮮技術[5],原理是將不同比例的 O2,CO2和N2充入食品包裝容器內,通過有效地降低植物組織呼吸強度、延緩養分分解,保持原有的形態、色澤、風味和質地[6]。

例如:王劍功等[7]對不同冰箱內溫濕度變化及冰箱中貯藏蔬菜保鮮效果的差異進行探討,結果表明高濕度冰箱平均濕度為93.0%時,對減少菠菜的蒸騰失水保持蔬菜VC含量、降低失水率作用明顯,貯藏期結束時,菠菜的維生素C含量為48.95 mg/100 g,是普通冰箱的1.61倍,普通冰箱內菠菜的失重率是高濕冰箱的1.5倍,但存在耗能大和儲存效率低的問題;朱軍偉[8]探討了不同氣體成分的氣調包裝對4 ℃冷藏過程中的感官品質、失重率、葉綠素含量、VC含量、電導率以及亞硝酸鹽含量等理化指標的影響。研究結果表明,10% O2+10% CO2或5% CO2的氣調包裝下,能延長菠菜的貨架壽命7～10 d,可達到30 d;李巖[9]深入探討了密閉氣體環境以及溫度、CO2和O2濃度對菠菜硝酸鹽、亞硝酸鹽及其品質的影響,實驗表明低溫密閉氣體環境有效降低了硝酸鹽和亞硝酸鹽的累積,提升了菠菜的安全貯運品質。

而對于采后菠菜氣調包裝保鮮氣體比例的優化研究報道較少,本實驗通過設定5組不同的氣調比例,對菠菜進行氣調包裝,測定各項理化指標,篩選適宜氣體比例,為菠菜氣調保鮮工藝的研究提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菠菜 農大菠雜1號,傍晚采收于河北省固安縣蔬菜種植基地,連夜經商販運輸至北京市昌平區北農市場,第二天早上低溫條件(鋪有冰塊的泡沫箱內)下迅速運回實驗室,采收時進行初步感官篩選,挑選出鮮嫩、清潔、葉片均勻、無機械傷、成熟適中的菠菜;包裝材料280 mm×290 mm的聚丙烯/聚乙烯(BOPP/PE)包裝袋;無水乙醇、丙酮、正己烷、草酸、抗壞血酸、T-2,6-二氯靛酚 均為分析純(AR),北京市紅星化工廠。

TU-1810型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司;SC-390型立式冷藏柜 青島海爾特種電冰柜有限公司;L530型臺式低速離心機 湖南赫西儀器裝備有限公司;AL204型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;DDS-307A型電導率測定儀 雷磁儀器有限公司;KQ-500DE型超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菠菜處理方法 將挑選出成熟度一致、大小均勻、無機械損傷,重量(200±3) g的新鮮菠菜放入BOPP/PE包裝袋內,按充入的氣體比例分成MA1、MA2、MA3、MA4、MA5五個組別,詳見表1,密封后置于4 ℃的冷庫中冷藏。每隔4 d取樣測定失重率、VC含量、葉綠素含量、相對電導率等理化指標,重復3次,取平均值。

表1 氣體比例分組(%)Table 1 Gas proportional grouping(%)

1.2.2 感官評價 參考文獻[10],由8個經過培訓的評判人組成,評價5組菠菜的感官特性。在獨立貯藏室中,自然光條件下對感官特征包括味道、氣味、脆性進行評判。每個人擁有單獨的評價臺,避免感官評價的相互影響。對視覺特征包括:顏色、失水率、一般新鮮度、一般外觀進行評分,評價標準見表2。

表2 感官評價標準表Table 2 Criteria for sensory evaluation

1.2.3 失重率的測定 采用稱量法,在第0 d時對菠菜進行稱重,記錄為初始數據,然后每隔一天對每種樣品進行稱重,每次稱重做3組平行,按式(1)計算:

式(1)

式中:w-失重率,%;W0-第0 d鮮重,g;Wn-第n d鮮重,g。

1.2.4 VC含量的測定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[11],稱量5 g菠菜樣品,冰浴研磨后,加2%草酸,定容至25 mL,取10 mL樣液,以0.1%的2,6-二氯酚靛酚滴定至淡紅色,并保持15 s即為終點。由所用染料的體積計算出T值(平均值),即1 mL染料相當于多少mg的VC。按式(2)計算:

式(2)

式中:m-100 g樣品中含VC的質量,mg/100 g;VA-滴定樣品所耗用染料的平均體積,mL;VB-滴定空白對照所耗用染料的平均體積,mL;C-樣品提取液的總體積,mL;D-滴定時所取樣品提取液的體積,mL;T-1 mL染料氧化抗壞血酸的質量(由操作二計算出),mg;M-待測樣品的重量,g。

1.2.5 葉綠素含量的測定 參考文獻[12],稱取剪碎的新鮮樣品 0.2 g,在研缽中加少量石英砂和碳酸鈣粉及2～3 mL 95%乙醇,研成均漿,再加乙醇10 mL,繼續研磨至組織變白。靜置3～5 min。過濾,乙醇定容至25 mL,搖勻。葉綠體色素提取液倒入光徑1 cm的比色杯內,以95%乙醇為空白,在波長662、644 nm下測定吸光度。

按式(3)計算:

H(mg/kg)=6.91A662+15.6A644

式(3)

式中:H-葉綠素含量,mg/kg;A662-葉綠素溶液在波長為662 nm處的吸光值;A644-葉綠素溶液在波長為644 nm處的吸光值。

1.2.6 電導率的測定 參考文獻[13],分別稱取5個葉圓片(鮮重約150～200 mg,無主脈),清洗后放入20 mL的去離子水中,把水的電導率記為P0。輕輕振動3 h后,再測量其電導率,記為P1。然后放入沸水浴加熱5 min,在冷卻之后測得最大電導率為P2。

式(4)

式中:C-相對電導率,%;P0-初始去離子水電導率,S;P1-輕輕振蕩3 h后的電導率,S;P2-振蕩3 h后在沸水浴中加熱5 min冷卻后的電導率,S。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2007軟件以及SAS 9.0數據處理系統進行數據差異性分析。

2 結果與分析

2.1 MAP處理對采后菠菜感官評價的影響

感官評價是采后蔬菜商品性的重要指標之一,MAP處理對其感官評價的影響如圖 1所示,5組氣體比例對菠菜感官品質的影響不同。采后果蔬的呼吸作用與果蔬的成熟度、品質的變化以及貯藏壽命有密切關系,是影響果蔬貯運效果的重要因素[14]。

圖1 MAP處理對采后菠菜感官評價的影響Fig.1 The effects of MAP processing on the sensory evaluation of spinach after extraction

前6 d,5個實驗組下降趨勢相近,是因為貯藏初期,菠菜采后的呼吸作用較強,包裝環境的氣體成分對其影響較小[15];6～14 d時,菠菜感官下降速率減緩,其中MA4處理對菠菜保鮮效果最好。14 d開始,感官指標下降趨勢變大,原因是高等植物中還原型抗壞血酸(AsA)的生物合成和代謝途徑揭示了由AsA合成的L-半乳糖途徑和再生的抗壞血酸——谷肌甘膚循環,此相關的酶活性變化與AsA含量密切相關,當AsA再生能力隨葉片的衰老而下降,菠菜細胞組織活性功能隨著下降[16],受包裝氣體環境影響作用變小。同時,菠菜采后各種酶的活性也發生變化,隨著時間的延長,抗氧化酶系中的幾種酶活性先增加后下降[17]。

第18 d,感官評價最好的實驗組為MA4,得分為5.5,MA5接近商品界限值5,其余3組均失去商品價值。根據MAP處理對采后菠菜的感官評價影響,得分由高到低依次為:MA4>MA5>MA3>MA1>MA2。

2.2 MAP處理對采后菠菜失重率的影響

由圖 2可知,蔬菜的蒸發強度與其比表面積有著密切的關系[18],菠菜的失重率因其葉片面積較大而蒸騰作用明顯,呈先快后慢的上升趨勢。因為包裝袋(聚丙烯/聚乙烯(BOPP/PE))為高阻隔性材料,所以失重率在較低的范圍內改變,貯藏前10 d,失重率上升較快,因為隨著貯藏時間的延長,菠菜中自由水的含量在逐漸降低[19],其中MA2組失重率增加幅度最大,達到0.47%,MA4組失重率增加幅度最小,達到0.24%。貯藏期內,MA2組失重率增加幅度最大,達到0.52%,MA1組失重率增加幅度最小,為0.29%。MAP處理對采后菠菜失重率影響順序從低到高為:MA1>MA4>MA3>MA5>MA2。

圖2 MAP處理對采后菠菜失重率的影響Fig.2 The effects of MAP processing on the Weightlessness rate of spinach after extraction

2.3 MAP處理對采后菠菜VC含量的影響

VC是蔬菜組織中的一種天然抗氧化劑,可有效清除活性氧[20],MAP處理對采后菠菜VC含量的影響如圖3所示,貯藏期內均呈下降趨勢。前6 d,MA4和MA1組下降較慢,其余3組下降較快；6～18 d期間下降速度平緩,是由于VC的下降與失水呈正相關,在貯藏前期失水較快[21]。第18 d,MA4組VC含量最高(1.25 mg/100 g),占貯藏初期含量的57.10%;MA2組VC含量最低(0.18 mg/100 g),占貯藏初期含量的7.47%。MAP處理對采后菠菜VC含量影響排序為:MA4>MA1>MA5>MA3>MA2。

圖3 MAP處理對采后菠菜維生素C含量的影響Fig.3 The effects of MAP processing on the vitamin C of spinach after extraction

2.4 MAP處理對采后菠菜葉綠素含量的影響

由圖4可知,在貯藏期內,葉綠素含量整體呈下降趨勢。MA4組葉綠素含量下降速度緩慢,且高于其他實驗組;貯藏至第6 d,MA2、MA3和MA5組的葉綠素含量下降較快,其中MA2組下降至413.30 mg/kg,下降量占貯藏初期含量的16.48%,MA4組的葉綠素含量為524.35 mg/kg,下降量占貯藏初期含量的2.64%;貯藏至第18 d,MA3組葉綠素含量最低(259.57 mg/kg),MA4組的葉綠素含量最高(445.70 mg/kg)。MAP處理對采后菠菜葉綠素含量減少量絕對值的大小由小到大排序為:MA4>MA1>MA2>MA5>MA3。

圖4 MAP處理對采后菠菜葉綠素含量的影響Fig.4 The effects of MAP processing on the chlorophyll content of spinach after extraction

2.5 MAP處理對采后菠菜相對電導率的影響

蔬菜細胞內膜結構損傷會導致其透性增強,細胞組織液外滲,因此相對電導率和細胞完整性成正相關。由圖5可知,相對電導率整體呈由慢到快的上升趨勢。貯藏至第6 d,MAP處理對采后菠菜呼吸作用抑制,有效地減緩組織細胞衰老[22],5個實驗組的相對電導率上升均較慢,說明菠菜的組織細胞保持較高活性,細胞完整性較好,蔬菜新鮮度良好。貯藏6 d后,菠菜相對電導率上升加快,細胞的腐爛程度加劇;第18 d時,MA4組的相對電導率最小(8.30%),MA3組的相對電導率最大(12.12%)。MAP處理對采后菠菜相對電導率的影響排序為:MA4>MA5>MA2>MA1>MA3。

圖5 MAP處理對采后菠菜相對電導率的影響Fig.5 The effects of MAP processing on the relative electrolytic leakage of spinach after extraction

3 結論

通過MAP保鮮技術對采后菠菜進行處理,測定失重率、VC含量、葉綠素含量、相對電導率等生理生化指標以及感官評價,綜合分析不同包裝氣體比例對菠菜理化指標的影響。結果表明:貯藏期內,不同MAP的氣體比例均有助于菠菜貯藏,綜合菠菜的各項理化指標,不同組別保鮮效果降序排列為:MA4>MA5>MA3>MA1>MA2。

菠菜的不同理化指標在貯藏期內的變化趨勢顯示,MAP保鮮技術采用不同比例氣體對采后菠菜的貯藏效果也不同。高濃度O2,低濃度CO2有利于采后菠菜進行后熟的有氧呼吸,對其采后貯藏效果較好,MA4組(10% O2+2% CO2)較MA5組(10% O2+10% CO2)保鮮效果更佳;低濃度O2,高濃度CO2促進了采后菠菜貯藏初期的無氧呼吸過程,對其感官品質影響較大;貯藏后期細胞組織衰敗較快,如:貯藏第18 d,MA1和MA2組的相對電導率分別為11.45%,11.74%,均處于較高水平。由此得出,菠菜MAP保鮮選用的氣體成分需提高O2的比例,降低CO2的比例。

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